의 형태학의 분석 Drosophila 애벌레 주변 감각 신경 세포의 Dendrites 및 Axons
Summary
의 돌기 arborization 감각 뉴런<em> Drosophila</em> 애벌레 주변 신경 시스템은 일반 신경 세포의 분화의 신경 세포 수준의 특정 메커니즘 모두를 명료하게하다 유용 모델입니다. 우리는 돌기 arborization의 신경 세포 유전자의 모자이크를 생성하고 분석하는 실용적인 가이드를 제시한다.
Abstract
신경 시스템 개발은 정확한 신경 클래스 특정 돌기 개발 및 axonal 배선 다음 신경 세포의 위치와 정체성의 정확한 사양을 필요로합니다. 최근 Drosophila 애벌레 말초 신경계 (PNS)의 돌기 arborization (DA) 감각 뉴런은 신경 세포의 분화 모두 일반 클래스 구체적인 메커니즘을 명료하게하다하는 강력한 유전자 모델이되고 있습니다. 네 가지 주요 DA 신경 세포 클래스 (I – IV) 1이 있습니다. 그들은 증가 dendrite 아버 복잡한 순서에 따라 이름이, 그들의 분화 20-10의 유전자 컨트롤에 클래스 구체적인 차이점을 가지고 있습니다. 1) 그것이 검찰 신경 dendrite 아버가 확산 과일 파리에서 사용할 수있는 강력한 유전자 도구, 2)를 활용할 수 있기 때문에 검찰 감각 시스템은 돌기 형태 11-13의 통제 뒤에 분자 메커니즘을 조사하기 위해 실용적인 모델입니다 광학 CLE 아래에 단지 2 차원에AR 애벌레의 표피)는 쉽게 생체내, 3 고해상도로 시각화하고 있습니다 돌기 형태의 클래스 특정 다양성)은 단순한 대 고도로 분지 돌기 나무의 형성을 제어하는 핵심 요소를 찾을 수 비교 분석을 용이하게, 4 틀에 박힌 돌기 아버 다른 검찰 뉴런의 모양은 morphometric 통계 분석을 용이하게합니다.
DA 신경 세포 활동 애벌레 운동 중앙 패턴 발생기 14-16의 출력을 수정합니다. 다른 신경 세포 DA 수업은 독특한 감각 modalities를 가지고 있고, 자신의 정품 인증 14,16-20 다른 행동 반응을 elicits. 또한 다른 클래스는 복부 신경 코드에 Drosophila 애벌레 중추 신경계 (VNC) 21에 stereotypically axonal 전망을 보낼 수 있습니다. 이러한 예측은 돌기 분야 7,22의 본문 벽에 DA 뉴런 감각 양상과 위치를 모두 지형 표현과 종료, 23. DA axonal 추정치 그래서 시험은 지형 매핑 7,22,23뿐만 아니라, 간단한 회로 modulating 애벌레의 운동 14-17의 배선을 기본 메커니즘을 명료하게하다하는 데 사용할 수 있습니다.
우리는 여기서 MARCM (Repressible 세포 마커와 함께 모자이크 분석) 1,10,25과 Flp 아웃 22,26,27 기술 (그림 1.에 요약)를 통해 24 마킹 검찰의 뉴런을 생성하고 유전자 모자이크를 분석하는 실용적인 가이드를 제시한다.
Protocol
시약의 1.Preparation 칼슘 + + 무료 HL3.1 식염수 28 준비합니다. MM 년 : 70 NaCl, 5 KCl, 20 MgCl 2, 10 NaHCO 3, 5 HEPES, 115 자당, 5 trehalose, 산도 7.2. 소독 필터와 4 저장 ° C. 참고 : 칼슘 + + 무료 솔루션 해부하는 동안 근육 수축을 방지합니다. 폴리 – L – 라이신 (PLL) coverslips하십시오. -20 ° C.에 4.2ml 물에 100mg PLL을 해산하고 Eppendorf 튜?…
Discussion
Drosophila 애벌레 DA 신경 세포 모델은 메커니즘을 조사 한 우수한 유전자 시스템을 제공하는 제어 신경 세포의 형태 및 회로 형성. MARCM은 일반적으로 라벨 및 돌연변이 DA 신경 세포의 클론을 생성하는 데 사용됩니다. MARCM 위해 우리는 두 팬 – 신경 (예 : Gal4 c155) 또는 DA 뉴런 특정 드라이버를 사용합니다. 팬 – 신경 드라이버를 사용하면 직접 공개 주식 센터에서 널리 사용…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 자금에 대한 RIKEN 주셔서 감사합니다. 우리는 또한 유전과 immunohistochemistry 프로토콜에 대한 토론 Cagri Yalgin, 캐롤라인 Delandre, 그리고 제이 패리쉬 감사드립니다.
Materials
| Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
|---|---|---|---|
| SZX16 fluorescence dissection microscope (with GFPHQ filter) | Olympus | SZX16 | |
| Live Insect Forceps | FST | 26030-10 | |
| 26mm x 76mm depression slide glass | Toshinriko Co. | T8-R004 | |
| Sylgard 184 (or Silpot 184) | Dow Corning | 3097358-1004 | |
| Poly-L-lysine | Sigma | P-1524 | This product has proven most effective |
| DPX mounting medium | Sigma | 44581 | |
| Rabbit anti-GFP | Invitrogen | A-11122 | Dilution 1:500 |
| Rat anti-CD8 | Caltag | 5H10 | Dilution 1:200 |
| Mouse anti-CD2 | AbD serotec | MCA443R | Dilution 1:700 |
| Mouse anti-Fasciclin2 | DSHB | 1D4 | Dilution 1:10 |
Referências
- Grueber, W. B., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Tiling of the Drosophila epidermis by multidendritic sensory neurons. Development. 129, 2867-2878 (2002).
- Crozatier, M., Vincent, A. Control of multidendritic neuron differentiation in Drosophila: the role of Collier. Dev Biol. 315, 232-242 (2008).
- Hattori, Y., Sugimura, K., Uemura, T. Selective expression of Knot/Collier, a transcriptional regulator of the EBF/Olf-1 family, endows the Drosophila sensory system with neuronal class-specific elaborated dendritic patterns. Genes Cells. 12, 1011-1022 (2007).
- Jinushi-Nakao, S. Knot/Collier and cut control different aspects of dendrite cytoskeleton and synergize to define final arbor shape. Neuron. 56, 963-978 (2007).
- Sugimura, K., Satoh, D., Estes, P., Crews, S., Uemura, T. Development of morphological diversity of dendrites in Drosophila by the BTB-zinc finger protein abrupt. Neuron. 43, 809-822 (2004).
- Li, W., Wang, F., Menut, L., Gao, F. B. BTB/POZ-zinc finger protein abrupt suppresses dendritic branching in a neuronal subtype-specific and dosage-dependent. 43, 823-834 (2004).
- Zlatic, M., Landgraf, M., Bate, M. Genetic specification of axonal arbors: atonal regulates robo3 to position terminal branches in the Drosophila nervous system. Neuron. 37, 41-51 (2003).
- Grueber, W. B., Ye, B., Moore, A. W., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Dendrites of distinct classes of Drosophila sensory neurons show different capacities for homotypic repulsion. Curr Biol. 13, 618-626 (2003).
- Grueber, W. B., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Different levels of the homeodomain protein cut regulate distinct dendrite branching patterns of Drosophila multidendritic neurons. Cell. 112, 805-818 (2003).
- Moore, A. W., Jan, L. Y., Jan, Y. N. hamlet, a binary genetic switch between single- and multiple- dendrite neuron morphology. Science. 297, 1355-1358 (2002).
- Gao, F. B., Brenman, J. E., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Genes regulating dendritic outgrowth, branching, and routing in Drosophila. Genes Dev. 13, 2549-2561 (1999).
- Corty, M. M., Matthews, B. J., Grueber, W. B. Molecules and mechanisms of dendrite development in Drosophila. Development. 136, 1049-1061 (2009).
- Moore, A. W. Intrinsic mechanisms to define neuron class-specific dendrite arbor morphology. Cell Adh. Migr. 2, 81-82 (2008).
- Hughes, C. L., Thomas, J. B. A sensory feedback circuit coordinates muscle activity in Drosophila. Mol. Cell. Neurosci. 35, 383-396 (2007).
- Nishimura, Y. Selection of Behaviors and Segmental Coordination During Larval Locomotion Is Disrupted by Nuclear Polyglutamine Inclusions in a New Drosophila Huntington’s Disease-Like Model. J Neurogenet. 24, 194-206 (2010).
- Song, W., Onishi, M., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Peripheral multidendritic sensory neurons are necessary for rhythmic locomotion behavior in Drosophila larvae. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 5199-5204 (2007).
- Hwang, R. Y. Nociceptive neurons protect Drosophila larvae from parasitoid wasps. Curr Biol. 17, 2105-2116 (2007).
- Xiang, Y. Light-avoidance-mediating photoreceptors tile the Drosophila larval body wall. Nature. 468, 921-926 (2010).
- Cheng, L. E., Song, W., Looger, L. L., Jan, L. Y., Jan, Y. N. The role of the TRP channel NompC in Drosophila larval and adult locomotion. Neuron. 67, 373-380 (2010).
- Babcock, D. T., Landry, C., Galko, M. J. Cytokine signaling mediates UV-induced nociceptive sensitization in Drosophila larvae. Curr Biol. 19, 799-806 (2009).
- Hafer, N., Schedl, P. Dissection of Larval CNS in Drosophila Melanogaster. J. Vis. Exp. (1), e85-e85 (2006).
- Grueber, W. B. Projections of Drosophila multidendritic neurons in the central nervous system: links with peripheral dendrite morphology. Development. 134, 55-64 (2007).
- Merritt, D. J., Whitington, P. M. Central projections of sensory neurons in the Drosophila embryo correlate with sensory modality, soma position, and proneural gene function. J Neurosci. 15, 1755-1767 (1995).
- Blair, S. S. Genetic mosaic techniques for studying Drosophila development. Development. 130, 5065-5072 (2003).
- Lee, T., Luo, L. Mosaic analysis with a repressible cell marker for studies of gene function in neuronal morphogenesis. Neuron. 22, 451-461 (1999).
- Wong, A. M., Wang, J. W., Axel, R. Spatial representation of the glomerular map in the Drosophila protocerebrum. Cell. 109, 229-241 (2002).
- Shimono, K. Multidendritic sensory neurons in the adult Drosophila abdomen: origins, dendritic morphology, and segment- and age-dependent programmed cell death. Neural Dev. 4, 37-37 (2009).
- Feng, Y., Ueda, A., Wu, C. F. A modified minimal hemolymph-like solution, HL3.1, for physiological recordings at the neuromuscular junctions of normal and mutant Drosophila larvae. J Neurogenet. 18, 377-402 (2004).
- Sullivan, W., Ashburner, M., Hawley, R. S. . Drosophila Protocols. , (2000).
- Kaczynski, T. J., Gunawardena, S. Visualization of the Embryonic Nervous System in Whole-mount Drosophila Embryos. J. Vis. Exp. (46), e2150-e2150 (2010).
- Featherstone, D. E., Chen, K., Broadie, K. Harvesting and preparing Drosophila embryos for electrophysiological recording and other procedures. J Vis Exp. , (2009).
- Medina, P. M., Swick, L. L., Andersen, R., Blalock, Z., Brenman, J. E. A novel forward genetic screen for identifying mutations affecting larval neuronal dendrite development in Drosophila melanogaster. Genética. 172, 2325-2335 (2006).
- Mirouse, V., Swick, L. L., Kazgan, N., St Johnston, D., Brenman, J. E. LKB1 and AMPK maintain epithelial cell polarity under energetic stress. J Cell Biol. 177, 387-392 (2007).
- Brent, J., Werner, K., McCabe, B. D. Drosophila Larval NMJ Immunohistochemistry. J. Vis. Exp. 25, e1108-e1108 (2009).
- Brand, A. H., Perrimon, N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes. Development. 118, 401-415 (1993).
- Sugimura, K. Distinct developmental modes and lesion-induced reactions of dendrites of two classes of Drosophila sensory neurons. J Neurosci. 23, 3752-3760 (2003).
- Zito, K., Parnas, D., Fetter, R. D., Isacoff, E. Y., Goodman, C. S. Watching a synapse grow: noninvasive confocal imaging of synaptic growth in Drosophila. Neuron. 22, 719-729 (1999).
- Landgraf, M., Sanchez-Soriano, N., Technau, G. M., Urban, J., Prokop, A. Charting the Drosophila neuropile: a strategy for the standardised characterisation of genetically amenable neurites. Dev Biol. 260, 207-225 (2003).
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Morphological AnalysisDrosophila LarvalPeripheral Sensory NeuronDendritesAxonsGenetic MosaicsNervous System DevelopmentNeuron PositionNeuron IdentityDendritic DevelopmentAxonal WiringDendritic Arborization (DA)Sensory NeuronsPeripheral Nervous System (PNS)Genetic ModelsNeuron DifferentiationClass-specific MechanismsDendritic MorphologyMolecular MechanismsFruit FlyLarval CuticleHigh Resolution VisualizationComparative AnalysisMorphometric Statistical AnalysisDA Neuron ActivityLocomotion Central Pattern Gene
Citar este artigo
Karim, M. R., Moore, A. W. Morphological Analysis of Drosophila Larval Peripheral Sensory Neuron Dendrites and Axons Using Genetic Mosaics. J. Vis. Exp. (57), e3111, doi:10.3791/3111 (2011).